2.2 触电防护技术

注册安全工程师 安全技术第二章第二节触电防护技术的思维导图，从直接接触触电防护、间接接触触电防护、兼防二者触电防护三个方面作了阐述。

2.2 触电防护技术

• 直接接触触电防护
  • 绝缘
    • 绝缘材料
      • 固体绝缘材料
        • 瓷、玻璃、云母、石棉等无机绝缘材料
        • 橡胶、塑料、纤维制品等有机绝缘材料
        • 玻璃漆布等复合绝缘材料
      • 液体绝缘材料。包括矿物油、硅油等液体。
      • 气体绝缘材料。包括六氟化硫、氮等气体。
    • 绝缘材料性能
      • 电性能
        • 绝缘电阻（直流电阻，判断绝缘质量最基本的指标）
        • 耐压强度
        • 泄漏电流（对应电阻率，直流电流）
        • 介电常数（介质损耗）
          • 介电常数是表明绝缘极化特征的性能参数。介电常数越大，极化过程越慢。
      • 力学性能
        • 机械性能指强度、弹性等
      • 热性能
        • 耐热性能（允许工作温度）
        • 耐弧性能
          • 绝缘材料的耐弧性能指接触电弧时表面抗炭化的能力。
          • 无机绝缘材料的耐弧性能优于有机绝缘材料的耐弧性能。
        • 阻燃性能
          • 绝缘材料的阻燃性能用氧指数表示。材料在氧、氮混合气体中恰好能保持燃烧状态所需要的最低氧浓度。
          • 可燃性材料：氧指数＜21%
          • 自熄性材料：21%＜氧指数＜27%
          • 阻燃性材料：氧指数＞27%
        • 软化温度
        • 粘度
      • 吸潮性能
        • 分为吸水性能（木材）和亲水性能（玻璃）
      • 抗生物性能
    • 绝缘击穿
      • 气体绝缘击穿是由碰撞电离导致的电击穿。气体击穿后绝缘性能会很快恢复。
      • 液体绝缘击穿，绝缘性能只在一定程度上恢复，液体的密度越大越难击穿，击穿强度比气体高。
      • 固体绝缘的击穿有电击穿、热击穿、电化学击穿， 固体绝缘击穿后将失去其原有性能。 热击穿电压作用时间较长，击穿电压较低；电击穿作用时间短、击穿电压高。
  • 屏护
    • 采用护罩、护盖、栅栏、遮栏等将带电体同外界隔绝开来。
      • 遮栏高度不应小于 1.7m，下部边缘离地面高度不应大于 0.1m。 户内栅栏高度不应小于 1.2m； 户外栅栏高度不应小于 1.5m。
      • 对于低压设备，遮栏与裸导体的距离不应小于 0.8m，栏条间距离不应大于 0.2m；网眼遮栏与裸导体之间的距离不宜小于 0.15m。
      • 凡用金属材料制成的屏护装置，为了防止屏护装置意外带电造成触电事故，必须接地（或接零）。
      • 遮栏、栅栏等屏护装置上应根据被屏护对象挂上“止步！高压危险！”、“禁止攀登！”等标示牌。
      • 遮栏出入口的门上应根据需要安装信号装置和联锁装置。
      • 外护物和遮拦防护等级至少为 IP2X，能防止手指或直径大于 12.5mm 的固体异物进入。
  • 间距
    • 架空线路应避免跨越建筑物，架空线路不应跨越可燃材料屋顶的建筑物。
    • 架空线路应与有爆炸危险的厂房和有火灾危险的厂房保持必须的防火间距。
    • 低压作业中，人体及其所携带工具与带电体的距离不应小于 0.1m。 在 10kV 作业中，无遮拦时，人体及其所携带工具与带电体的距离不应小于 0.7m；有遮拦时，遮拦与带电体之间的距离不应小 0.35m。
• 间接接触触电防护
  • 第一个字母表示中心点是否接地，I 表示不接地或高阻抗接地； 第二个字母表示设备外壳是否接地或接零，T 表示接地，N 表示接零。
  • 接地保护
    • 保护接地系统 IT 限压，故障未消失
      • 把故障电压限制在安全范围以内，但漏电状态并未消失；
      • 在 380V 不接地低压配电网中，保护接地电阻 RE≤4Ω。 当电压不超过 100kVA 时，可以放宽到RE≤10Ω；
      • 适用于各种不接地配电网，如煤矿井下低压配电网。只有在不接地配电网中，由于单相接地电流较小（意思：单相接地，通过人体的电流较小），才有可能通过保护接地把漏电设备故障对地电压限制在安全范围之内。
    • TT 系统
      • 漏电设备对地电压一般不能降低到安全范围以内。
      • 在 TT 系统中应装设能自动切断漏电故障的漏电保护装置（剩余电流保护装置）。
      • 只有在采用其他防止间接接触电击的措施有困难的条件下才考虑采用 TT 系统。
  • 保护接零 接零保护 速断
    • 当设备某相带电体碰连设备外壳（外露可导电部分）时，设备外壳形成短路，短路电流促使线路上的短路保护迅速动作，从而将故障部分断开电源，消除电击危险。 保护接零也能在一定程度上降低漏电设备对地电压。
    • TN-S 系统
      • 可用于有爆炸危险，或火灾危险性较大的场所，如独立附设变电站的车间。
    • TN-C 系统
      • 可用于无爆炸危险、火灾危险性不大、用电设备较少、用电线路简单且安全条件较好的场所。
    • TN-C-S 系统
    • 除非接地的设备装有快速切断故障的自动保护装置（如漏电保护装置），不得在 TN 系统中混用TT 方式。
    • 安全要求
      • 作接地电阻一般≤4Ω，高土壤电阻值地区允许放宽至≤10Ω。
      • 在接零系统中，对于配电线路或仅供给固定式电气设备的线路，故障持续时间不宜超过 5s； 对于供给手持式电动工具、移动式电气设备的线路或插座回路，电压 220 V 者故障持续时间不应超过 0.4s、380V 者不应超过 0.2s。 否则，应采取能将故障电压限制在许可范围之内的等电位连接措施。
    • 重复接地
      • ① 减轻零线断开或接触不良时电击的危险性。
      • ② 降低设备发生故障后系统内所有设备外壳的对地电压设备的对地电压。
      • ③ 改善架空线路的防雷性能：可以将沿着 PE 线或 PEN 线传播的雷电能量引入大地，降低雷电的破坏。
      • ④ 缩短漏电故障持续时间：与工作接地构成零线的并联分支，发生短路时能增大单相短路电流，加速线路保护装置动作。
    • 等电位联结
      • 等电位联结是将人可触及的外露可导电部分、外部可导电部分、建筑有关钢结构、保护导体连接在一起，以缩小各可导电部分之间的电位差，从而达到防止电击的目的。 一般用在室内。
      • 主总等电位连接导体的最小截面不得小于最大保护导体的 1/2，但不得小于 6mm2。
      • 两台设备之间局部等电位联结导体最小截面积不得小于两台设备保护导体中较小者的截面积。
      • 等电位联结电阻一般不超过 4Ω。
    • 保护导体
      • 交流电气设备应优先利用建筑物的金属结构、生产用的起重机的轨道、配线的钢管等自然导体作保护导体；
      • 在低压系统中，允许利用不流经可燃液体或气体的金属管道作保护导体；
      • 保护导体干线必须与电源中性点和接地体相连。不得利用设备的外露导电部分作为保护导体的一部分；
      • 所有保护导体，包括有保护作用的 PEN 线上均不得安装单极开关和熔断器；保护导体应有防机械损伤和化学腐蚀的措施；
      • 保护导体截面积
        • 采用单芯绝缘导线作保护零线时（PE 线），有机械防护的不得小于 2.5mm2；没有机械防护的不得小于 4mm2。
        • PEN 线的最小截面要求铜质 PEN 线截面不得小于 10mm2、铝质的不得小于 16mm2，如系电缆芯线，则不得小于 4mm2。
        • 有防护2.5，铜10； 无防护，就是4。
    • 接地装置
      • 自然接地体和人工接地体：优先利用自然导体作接地线。 接地装置应尽量避免敷设在腐蚀性较强的地带。
      • 为防止机械损伤和化学腐蚀，接地线与铁路或公路的交叉处及其他可能受到损伤处，均应穿管或用角钢保护。
      • 接地装置地下部分的连接应采用焊接，并应采用搭焊，不得有虚焊。 利用自然导体作接地线时，其伸缩缝或接头处应另加跨接线。 接地线与管道的连接可采用螺纹连接或抱箍螺纹连接，但必须使用镀锌件。 有振动的地方采取防松措施。
      • 接地体上端离地面深度不应小于 0.6m，并应在冰冻层以下，引出导体应引出地面 0.3m 以上。离独立避雷针接地体之间的水平距离不得小于 3m。离建筑物墙基之间的地下水平距离不得小于 1.5m
  • 双重绝缘
    • 双重绝缘是强化的绝缘结构，包括双重绝缘和加强绝缘两种类型。 具有双重绝缘电气设备属于Ⅱ类设备， 明显部位应有“回”形标志
    • 工作绝缘：位于带电体与不可触及金属件之间，电阻不得低于 2MΩ；
    • 保护绝缘：在工作绝缘因机械破损或击穿等失效的情况下，可防止触电的独立绝缘， 位于不可触及金属件与可触及金属件之间，电阻不得低于 5MΩ；
    • 加强绝缘：电阻不得低于 7MΩ。
    • 属双重绝缘的设备，不得再行接地或接零。
  • 电气隔离 光电耦合器
    • 1. 保护原理
      • 当人触及隔离系统某一带电部位（无论是正常带电还是故障带电）时，由于隔离系统与周围导体及大地处于绝缘状态，无法通过人体或大地形成回路，避免人遭受电击。
    • 2. 安全要求
      • （1）电源变压器必须是隔离变压器。 输入绕组与输出绕组间没有电气连接，并具有双重绝缘。
      • （2）二次边保持独立，被隔离回路不得与其他回路及大地有任何连接。
      • （3）二次边线路符合要求，不能电压过高或线路过长。 U≤500V 时，L≤200m，电压与长度的乘积UL≤100000V·m。
      • （4）各台设备金属外壳采取等电位联结。
  • 不导电环境
    • 指地板和墙都用不导电材料制成，保证人所在的场所能保证其不可能同时触及两个具有不同电位的可导电部分。
    • （1）电压 500v 及以下者，地板和墙每一点的电阻不应低于 50kΩ；电压 500V 以上者不应低于 100kΩ。
    • （2）保持间距或设置屏障，防止人体在工作绝缘损坏后同时触及不同电位的导体。
    • （3）具有永久性特征，场所不因受潮而失去不导电性能，不会因引进其他设备而降低安全水平。
    • （4）场所内不得有保护零线或保护接地。
    • （5）有防止场所内高电位引出场所和场所外低电位引入场所范围内的措施。
• 兼防二者触电防护
  • 漏电保护
    • 漏电保护器又称剩余电流动作保护器，分为电压型和电流型和电磁式。
      • 主要用于防止间接接触电击和直接接触电击。 用于防止直接接触电击时只作为基本防护措施的补充保护措施。
    • 工作原理
      • 检测元件（零序电流互感器）
        • 中间环节（放大作用）
          • 执行机构（脱扣器）
    • 分类
    • 必须安装漏电保护器的场所
      • （1）属于Ⅰ类的移动式电气设备及手持式电动工具；
      • （2）生产用的电气设备，施工工地的电气机械设备，安装在户外的电气装置，临时用电的电气设备；
      • （3）机关、学校、宾馆、饭店、企事业单位和住宅等除壁挂式空调电源插座外的其他电源插座或插座回路；
      • （4）游泳池、喷水池、浴池的电气设备；安装在水中的供电线路和设备；医院中可能直接接触人体的电气医用设备等。
      • 医生工人在外监施（湿）了
  • 特低电压
    • 特别危险环境使用的手持电动工具采用 42V 特低电压；
    • 电击危险环境使用的手持照明灯和局部照明灯应采用 36V 或 24V 特低电压；
    • 金属容器内、隧道内、水井内以及周围有大面积接地导体等工作地点狭窄、行动不便的环境应采用 12V 特低电压；
    • 6V 特低电压用于特殊场所。
    • 具有依靠特低电压供电的设备属于Ⅲ类设备。
    • 对于电动儿童玩具及类似电器，当接触时间超过 1s 时，推荐干燥环境中工频特低电压有效值的限值取 33V、直流特低电压的限值取 70V；潮湿环境中工频特低电压有效值的限值取 16V、直流特低电压的限值取 35V。
    • 当电气设备采用 24V 以上特低电压时，必须采取直接接触电击防护措施。
  • 安全电源及回路配置
    • 通常采用安全隔离变压器作为特低电压的电源。
    • 安全要求
      • 一般用途的单相安全隔离变压器的额定容量不应超过 10KV·A。
      • 安全电压回路的带电部分必须与较高电压的回路保持电气隔离，并不得与大地、保护接零（地）或其他电气回路连接；但变压器外壳及其一、二次线圈之间的屏蔽隔离层应按规定接地或接零。
      • 安全电压的配线最好与其他电压等级配线分开设置，插销座不得有接零或者接地插头或插孔。
      • 安全隔离变压器的一次边和二次边均应设置短路保护元件。